JVM常見面試題解析

總結了JVM一些經典面試題,分享出我自己的解題思路,希望對大家有幫助,有哪裏你覺得不正確的話,歡迎指出,後續有空會更新。

1.什麼情況下會發生棧內存溢出。
思路:描述棧定義,再描述爲什麼會溢出,再說明一下相關配置參數,OK的話可以給面試官手寫是一個棧溢出的demo。

我的答案:

棧是線程私有的,他的生命週期與線程相同,每個方法在執行的時候都會創建一個棧幀,用來存儲局部變量表,操作數棧,動態鏈接,方法出口等信息。 局部變量表又包含基本數據類型,對象引用類型
如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的最大深度,將拋出StackOverflowError異常,方法遞歸調用產生這種結果。
如果Java虛擬機棧可以動態擴展,並且擴展的動作已經嘗試過,但是無法申請到足夠的內存去完成擴展,或者在新建立線程的時候沒有足夠的內存去創建對應的虛擬機棧,那麼Java虛擬機將拋出一個OutOfMemory 異常。 (線程啓動過多)
參數 -Xss 去調整JVM棧的大小
2.詳解JVM內存模型
思路:給面試官畫一下JVM內存模型圖,並描述每個模塊的定義,作用,以及可能會存在的問題,如棧溢出等。

我的答案:

JVM內存結構

程序計數器: 當前線程所執行的字節碼的行號指示器,用於記錄正在執行的虛擬機字節指令地址,線程私有。

Java虛擬棧: 存放基本數據類型、對象的引用、方法出口等,線程私有。

Native方法棧: 和虛擬棧相似,只不過它服務於Native方法,線程私有。

Java堆: java內存最大的一塊,所有對象實例、數組都存放在java堆,GC回收的地方,線程共享。

方法區: 存放已被加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼數據等。 (即永久帶),回收目標主要是常量池的回收和類型的卸載,各線程共享

3.JVM內存爲什麼要分成新生代,老年代,持久代。 新生代中爲什麼要分爲Eden和Survivor。
思路: 先講一下JAVA堆,新生代的劃分,再談談它們之間的轉化,相互之間一些參數的配置(如: –XX:NewRatio,–XX:SurvivorRatio等),再解釋爲什麼要這樣劃分,最好加一點自己的理解。

我的答案:

1)共享內存區劃分
共享內存區 = 持久帶 + 堆
持久帶 = 方法區 + 其他
Java堆 = 老年代 + 新生代
新生代 = Eden + S0 + S1
2)一些參數的配置
默認的,新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值爲 1:2 ,可以通過參數 –XX:NewRatio 配置。
默認的,Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定)
Survivor區中的對象被複制次數爲15(對應虛擬機參數 -XX:+MaxTenuringThreshold)
3)爲什麼要分爲Eden和Survivor?爲什麼要設置兩個Survivor區?
如果沒有Survivor,Eden區每進行一次Minor GC,存活的對象就會被送到老年代。 老年代很快被填滿,觸發Major GC.老年代的內存空間遠大於新生代,進行一次Full GC消耗的時間比Minor GC長得多,所以需要分爲Eden和Survivor。
Survivor的存在意義,就是減少被送到老年代的對象,進而減少Full GC的發生,Survivor的預篩選保證,只有經歷16次Minor GC還能在新生代中存活的對象,纔會被送到老年代。
設置兩個Survivor區最大的好處就是解決了碎片化,剛剛新建的對象在Eden中,經歷一次Minor GC,Eden中的存活對象就會被移動到第一塊survivor space S0,Eden被清空; 等Eden區再滿了,就再觸發一次Minor GC,Eden和S0中的存活對象又會被複制送入第二塊survivor space S1(這個過程非常重要,因爲這種複製算法保證了S1中來自S0和Eden兩部分的存活對象佔用連續的內存空間,避免了碎片化的發生)

  1. JVM中一次完整的GC流程是怎樣的,對象如何晉升到老年代
    思路:先描述一下Java堆內存劃分,再解釋Minor GC,Major GC,full GC,描述它們之間轉化流程。

我的答案:

Java堆 = 老年代 + 新生代
新生代 = Eden + S0 + S1
當 Eden 區的空間滿了, Java虛擬機會觸發一次 Minor GC,以收集新生代的垃圾,存活下來的對象,則會轉移到 Survivor區。
大對象(需要大量連續內存空間的Java對象,如那種很長的字符串) 直接進入老年態 ;
如果對象在Eden出生,並經過第一次Minor GC後仍然存活,並且被Survivor容納的話,年齡設爲1,每熬過一次Minor GC,年齡+1, 若年齡超過一定限制(15),則被晉升到老年態 。即 長期存活的對象進入老年態 。
老年代滿了而 無法容納更多的對象 ,Minor GC 之後通常就會進行Full GC,Full GC 清理整個內存堆 – 包括年輕代和年老代 。
Major GC 發生在老年代的GC , 清理老年區 ,經常會伴隨至少一次Minor GC, 比Minor GC慢10倍以上 。
5.你知道哪幾種垃圾收集器,各自的優缺點,重點講下cms和G1,包括原理,流程,優缺點。
思路:一定要記住典型的垃圾收集器,尤其cms和G1,它們的原理與區別,涉及的垃圾回收算法。

我的答案:

1)幾種垃圾收集器:
Serial收集器:單線程的收集器,收集垃圾時,必須stop the world,使用複製算法。
ParNew收集器:Serial收集器的多線程版本,也需要stop the world,複製算法。
Parallel Scavenge收集器: 新生代收集器,複製算法的收集器,併發的多線程收集器,目標是達到一個可控的吞吐量。 如果虛擬機總共運行100分鐘,其中垃圾花掉1分鐘,吞吐量就是99%。
Serial Old收集器:是Serial收集器的老年代版本,單線程收集器,使用標記整理算法。
Parallel Old收集器:是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多線程,標記-整理算法。
CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器:是一種以獲得最短回收停頓時間爲目標的收集器, 標記清除算法,運作過程:初始標記,併發標記,重新標記,併發清除 ,收集結束會產生大量空間碎片。
G1收集器: 標記整理算法實現, 運作流程主要包括以下:初始標記,併發標記,最終標記,篩選標記 。 不會產生空間碎片,可以精確地控制停頓。
2)CMS收集器和G1收集器的區別:
CMS收集器是老年代的收集器,可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用;
G1收集器收集範圍是老年代和新生代,不需要結合其他收集器使用;
CMS收集器以最小的停頓時間爲目標的收集器;
G1收集器可預測垃圾回收的停頓時間
CMS收集器是使用“標記-清除”算法進行的垃圾回收,容易產生內存碎片
G1收集器使用的是“標記-整理”算法,進行了空間整合,降低了內存空間碎片。
6.簡單說說你瞭解的類加載器,可以打破雙親委派麼,怎麼打破。
思路:先說明一下什麼是類加載器,可以給面試官畫個圖,再說一下類加載器存在的意義,說一下雙親委派模型,最後闡述怎麼打破雙親委派模型。

我的答案:

1) 什麼是類加載器?
類加載器就是根據指定全限定名稱將class文件加載到JVM內存,轉爲Class對象。

啓動類加載器(Bootstrap ClassLoader): 由C++語言實現(針對HotSpot),負責將存放在lib目錄或-Xbootclasspath參數指定的路徑中的類庫加載到內存中。
其他類加載器: 由Java語言實現,繼承自抽象類ClassLoader。 如:
擴展類加載器(Extension ClassLoader): 負責加載libext目錄或java.ext.dirs系統變量指定的路徑中的所有類庫。
應用程序類加載器(Application ClassLoader)。 負責加載用戶類路徑(classpath)上的指定類庫,我們可以直接使用這個類加載器。 一般情況,如果我們沒有自定義類加載器默認就是用這個加載器。
2)雙親委派模型
雙親委派模型工作過程是:

如果一個類加載器收到類加載的請求,它首先不會自己去嘗試加載這個類,而是把這個請求委派給父類加載器完成。 每個類加載器都是如此,只有當父加載器在自己的搜索範圍內找不到指定的類時(即ClassNotFoundException),子加載器纔會嘗試自己去加載。

雙親委派模型圖:

3)爲什麼需要雙親委派模型?
在這裏,先想一下,如果沒有雙親委派,那麼用戶是不是可以 自己定義一個java.lang.Object的同名類 , java.lang.String的同名類 ,並把它放到ClassPath中,那麼 類之間的比較結果及類的唯一性將無法保證 ,因此,爲什麼需要雙親委派模型? 防止內存中出現多份同樣的字節碼

4)怎麼打破雙親委派模型?
打破雙親委派機制則不僅 要繼承ClassLoader 類,還要 重寫loadClass和findClass 方法。

7.怎麼打出線程棧信息。
思路:可以說一下jps,top ,jstack這幾個命令,再配合一次排查線上問題進行解答。

我的答案:

輸入jps,獲得進程號。
top -Hp pid 獲取本進程中所有線程的CPU耗時性能
jstack pid命令查看當前java進程的堆棧狀態
或者 jstack -l > /tmp/output.txt 把堆棧信息打到一個txt文件。
可以使用fastthread 堆棧定位,http://fastthread.io/
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